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当黑洞和其他巨大、致密的物体相互旋转时，它们会在空间和时间上发出涟漪，称为引力波。这些波是我们研究创造它们的神秘宇宙巨人的少数几种方法之一。

(资料图)

天文学家已经观察到碰撞黑洞的高频“啁啾声”，但事实证明，超大质量黑洞相互绕行的超低频隆隆声更难探测。几十年来，我们一直在观察脉冲星，这是一种像灯塔一样跳动的恒星，以寻找这些波的微弱涟漪。

今天，世界各地的脉冲星研究合作- 包括我们的帕克斯脉冲星计时阵列- 宣布了他们迄今为止最有力的证据，证明这些波的存在。

什么是引力波？

1915年，德国出生的物理学家阿尔伯特爱因斯坦（Albert Einstein）对引力的本质提出了突破性的见解：广义相对论。

该理论将宇宙描述为一种称为时空的四维“织物”，可以拉伸、挤压、弯曲和扭曲。巨大的物体扭曲这种结构以产生重力。

该理论的一个奇怪结果是，大质量物体的运动应该在这种结构中产生涟漪，称为引力波，以光速传播。

产生这些涟漪中最微小的涟漪需要巨大的能量。出于这个原因，爱因斯坦确信引力波永远不会被直接观测到。

一个世纪后，LIGO和Virgo合作的研究人员目睹了两个黑洞的碰撞，这引发了一阵引力波在整个宇宙中啁啾。

现在，在这一发现七年后，来自澳大利亚，中国，欧洲，印度和北美的射电天文学家发现了超低频引力波的证据。

引力波缓慢隆隆作响

与2016年报道的突然爆发的引力波不同，这些超低频引力波需要数年甚至数十年才能振荡。

预计它们将由成对的超大质量黑洞产生，在整个宇宙中遥远星系的核心轨道上运行。为了找到这些引力波，科学家们需要建造一个星系大小的探测器。

或者我们可以使用脉冲星，它们已经遍布整个银河系，其脉冲以精确时钟的规律性到达我们的望远镜。

CSIRO的帕克斯射电望远镜Murriyang已经观察了近二十年的脉冲星阵列。我们的Parkes Pulsar定时阵列团队是全球几个合作团队之一，他们今天在其最新数据集中宣布了引力波的暗示。

中国（CPTA）、欧洲和印度（EPTA和InPTA）以及北美（NANOGrav）的其他合作也看到了类似的信号。

当引力波扭曲地球周围的时空时，它们扭曲了来自遥远脉冲星的无线电波的到达时间。学分：OzGrav /斯威本/ 卡尔诺克斯

我们正在寻找的信号是由宇宙中所有超大质量黑洞对产生的随机引力波“海洋”。

观测这些波不仅是爱因斯坦理论的又一次胜利，而且对我们理解宇宙中星系的历史具有重要意义。超大质量黑洞是星系中心的引擎，以气体为食并调节恒星形成。

信号显示为低频隆隆声，阵列中所有脉冲星都是通用的。当引力波冲刷地球时，它们会影响脉冲星的视旋转速率。

这些波对我们银河系的拉伸和挤压最终将脉冲星的距离改变了几十米。当脉冲星通常距离我们大约1光年（大约000，10，000，000，000，000，000，000米）时，这并不多。

值得注意的是，我们可以观察到时空的这些变化作为脉冲的纳秒延迟，射电天文学家可以相对容易地跟踪，因为脉冲星是如此稳定的自然时钟。

宣布了什么？

由于超低频引力波需要数年才能振荡，因此预计信号会缓慢出现。

首先，射电天文学家在脉冲星中观察到了一个共同的隆隆声，但它的起源是未知的。

现在，引力波的独特指纹开始作为该信号的一个属性出现，世界各地的每个脉冲星定时阵列合作都观察到了这一点。

该指纹描述了脉冲延迟的相似性与天空中脉冲星对之间的分离角之间的特殊关系。

这种关系的产生是因为地球上的时空被拉伸，以取决于脉冲星方向的方式改变脉冲星的距离。例如，在天空中靠近的脉冲星比以直角分离的脉冲星显示出更相似的信号。

这一突破得益于我们天文台技术的改进。帕克斯脉冲星定时阵列拥有最长的高质量数据集，这要归功于穆里扬安装的先进接收器和信号处理技术。这项技术使望远镜能够发现全球合作用于引力波搜索的许多最佳脉冲星。

我们和其他合作的早期结果表明，脉冲星观测中缺少引力波预期的信号。

现在，我们似乎相对清晰地看到了这个信号。通过将我们的长数据集分割成较短的“时间片”，我们表明信号似乎随着时间的推移而增长。这种观察的根本原因尚不清楚，但可能是引力波的行为出乎意料。

超低频引力波的新证据对天文学家来说是令人兴奋的。为了确认这些特征，全球合作将需要合并他们的数据集，这将他们对引力波的敏感性提高很多倍。

在国际脉冲星定时阵列项目下，目前正在努力制作这个组合数据集，该项目的成员上周在昆士兰州北部的道格拉斯港举行会议。未来的天文台，如澳大利亚和南非正在建设的平方公里阵列，将把这些研究变成关于我们宇宙历史的丰富知识来源。